膜片離合器畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　以內燃機在作為動力的機械傳動汽車中，離合器是作為一個獨立的總成而存在的。離合器通常裝在發(fā)動機與變速器之間，其主動部分與發(fā)動機飛輪相連，從動部分與變速器相連。為各類型汽車所廣泛采用的摩擦離合器，實際上是一種依靠其主、從動部分間

2、的摩擦來傳遞動力且能分離的機構。離合器的主要功用是切斷和實現發(fā)動機與傳動系平順的接合，確保汽車平穩(wěn)起步；在換擋時將發(fā)動機與傳動系分離，減少變速器中換檔齒輪間的沖擊；在工作中受到較大的動載荷時，能限制傳動系所承受的最大轉矩，以防止傳動系個零部件因過載而損壞；有效地降低傳動系中的振動和噪音。</p><p><b>　　1.2離合器的發(fā)展</b></p><p>　　在早

3、期研發(fā)的離合器結構中，錐形離合器最為成功。它的原型設計曾裝在1889年德國戴姆勒公司生產的鋼制車輪的小汽車上。它是將發(fā)動機飛輪的內孔做成錐體作為離合器的主動件。采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀20年代中葉，對當時來說，錐形離合器的制造比較簡單，摩擦面容易修復。它的摩擦材料曾用過駱毛帶、皮革帶等。那時曾出現過蹄-鼓式離合器，其結構有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面。蹄-鼓式離合器用的摩擦元件是木塊、皮革帶等，蹄-鼓式離合器的重量較錐形

4、離合器輕。無論錐形離合器或蹄-鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現主、從動件根本無法分離的自鎖現象。</p><p>　　現今所用的盤式離合器的先驅是多片盤式離合器，它是直到1925年以后才出現的。多片離合器最主要的優(yōu)點是，汽車起步時離合器的接合比較平順，無沖擊。早期的設計中，多片按成對布置設計，一個鋼盤片對著一青銅盤片。采用純粹的金屬的摩擦副，把它們浸在油中工作，能達到更為滿意的性能。</p>

5、<p>　　浸在油中的盤片式離合器，盤子直徑不能太大，以避免在高速時把油甩掉。此外，油也容易把金屬盤片粘住，不易分離。但畢竟還是優(yōu)點大于缺點。因為在當時，許多其他離合器還在原創(chuàng)階段，性能很不穩(wěn)定。</p><p>　　石棉基摩擦材料的引入和改進，使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數，這是由多片離合器向單片離合器轉變

6、的關鍵。20世紀20年代末，直到進入30年代時，只有工程車輛、賽車和大功率的轎車上才使用多片離合器。</p><p>　　早期的單片干式離合器由與錐形離合器相似的問題，即離合器接合時不夠平順。但是，由于單片干式離合器結構緊湊，散熱良好，轉動慣量小，所以以內燃機為動力的汽車經常采用它，尤其是成功地開發(fā)了價格便宜的沖壓件離合器蓋以后更是如此。</p><p>　　實際上早在1920年就出現了單

7、片干式離合器，這和前面提到的發(fā)明了石棉基的摩擦面片有關。但在那時相當一段時間內，由于技術設計上的缺陷，造成了單片離合器在接合時不夠平順的問題。第一次世界大戰(zhàn)后初期，單片離合器的從動盤金屬片上是沒有摩擦面片的，摩擦面片是貼附在主動件飛輪和壓盤上的，彈簧布置在中央，通過杠桿放大后作用在壓盤上。后來改用多個直徑較小的彈簧，沿著圓周布置直接壓在壓盤上，成為現今最為通用的螺旋彈簧布置方法。這種布置在設計上帶來了實實在在的好處，使壓盤上的彈簧的工作

8、壓力分布更均勻，并減小了軸向尺寸。</p><p>　　多年的實踐經驗和技術上的改進使人們逐漸趨向于首選單片干式摩擦離合器，因為它具有從動部分轉動慣量小、散熱性好、結構簡單、調整方便、尺寸緊湊、分離徹底等優(yōu)點，而且由于在結構上采取一定措施，已能做到接合盤式平順，因此現在廣泛采用于大、中、小各類車型中。</p><p>　　如今單片干式離合器在結構設計方面相當完善。采用具有軸向彈性的從動盤，

9、提高了離合器的接合平順性。離合器從動盤總成中裝有扭轉減振器，防止了傳動系統(tǒng)的扭轉共振，減小了傳動系統(tǒng)噪聲和載荷。</p><p>　　隨著人們對汽車舒適性要求的提高，離合器已在原有基礎上得到不斷改進，乘用車上愈來愈多地采用具有雙質量飛輪的扭轉減振器，能更好地降低傳動系的噪聲。</p><p>　　對于重型離合器，由于商用車趨于大型化，發(fā)動機功率不斷加大，但離合器允許加大尺寸的空間有限，離合

10、器的使用條件日酷一日，增加離合器傳扭能力，提高使用壽命，簡化操作，已成為重型離合器當前的發(fā)展趨勢。為了提高離合器的傳扭能力，在重型汽車上可采用雙片干式離合器。從理論上講，在相同的徑向尺寸下，雙片離合器的傳扭能力和使用壽命是單片的2倍。但受到其他客觀因素的影響，實際的效果要比理論值低一些。</p><p>　　近年來濕式離合器在技術上不斷改進，在國外某些重型車上又開始采用多片濕式離合器。與干式離合器相比，由于用油泵

11、進行強制冷卻的結果，摩擦表面溫度較低(不超過93℃)，因此，起步時長時間打滑也不致燒損摩擦片。查閱國內外資料獲知，這種離合器的使用壽命可達干式離合器的5-6倍，但濕式離合器優(yōu)點的發(fā)揮是一定要在某溫度范圍內才能實現的，超過這一溫度范圍將起負面效應。目前此技術尚不夠完善。</p><p>　　1.3膜片彈簧離合器的結構及其優(yōu)點</p><p>　　1.3.1膜片彈簧離合器的結構</p&g

12、t;<p>　　膜片彈簧離合總成由膜片彈簧、離合器蓋、壓盤、傳動片和分離軸承總成等部分組成。</p><p><b>　　1、離合器蓋</b></p><p>　　離合器蓋一般為120°或90°旋轉對稱的板殼沖壓結構，通過螺栓與飛輪聯(lián)結在一起。離合器蓋是離合器中結構形狀比較復雜的承載構件，壓緊彈簧的壓緊力最終都要由它來承受。</

13、p><p><b>　　2、膜片彈簧</b></p><p>　　膜片彈簧是離合器中重要的壓緊元件，在其內孔圓周表面上開有許多均布的長徑向槽，在槽的根部制成較大的長圓形或矩形窗孔，可以穿過支承鉚釘，這部分稱之為分離指；從窗孔底部至彈簧外圓周的部分形狀像一個無底寬邊碟子，其截面為截圓錐形，稱之為碟簧部分。</p><p><b>　　3、壓

14、盤</b></p><p>　　壓盤的結構一般是環(huán)形盤狀鑄件，離合器通過壓盤與發(fā)動機緊密相連。壓盤靠近外圓周處有斷續(xù)的環(huán)狀支承凸臺，最外緣均布有三個或四個傳力凸耳。</p><p><b>　　4、傳動片</b></p><p>　　離合器接合時，飛輪驅動離合器蓋帶動壓盤一起轉動，并通過壓盤與從動盤摩擦片之間的摩擦力使從動盤轉動；在

15、離合器分離時，壓盤相對于離合器蓋作自由軸向移動，使從動盤松開。這些動作均由傳動片完成。傳動片的兩端分別與離合器蓋和壓盤以鉚釘或螺栓聯(lián)接，一般采用周向布置。在離合器接合時，離合器蓋通過它來驅動壓盤共同旋轉；在離合器分離時，可利用它的彈性恢復力來牽動壓盤軸向分離并使操縱力減小。</p><p><b>　　5、分離軸承總成</b></p><p>　　分離軸承總成由分離軸

16、承、分離套筒等組成。分離軸承在工作時主要承受軸向分離力，同時還承受在高速旋轉時離心力作用下的徑向力。目前國產的汽車中多使用角接觸推力球軸承，采用全密封結構和高溫鏗基潤滑脂，其端面形狀與分離指舌尖部形狀相配合，舌尖部為平面時采用球形端面，舌尖部為弧形面時采用平端面或凹弧形端面。</p><p>　　1.3.2膜片彈簧離合器的工作原理</p><p>　　由圖1.1可知，離合器蓋1與發(fā)動機飛輪

17、用螺栓緊固在一起，當膜片彈簧3被預加壓緊，離合器處于接合位置時，由于膜片彈簧大端對壓盤5的壓緊力，使得壓盤與從動盤6摩擦片之間產生摩擦力。當離合器蓋總成隨飛輪轉動時(構成離合器主動部分)，就通過摩擦片上的摩擦轉矩帶動從動盤總成和變速器一起轉動以傳遞發(fā)動機動力</p><p>　?。?）接合位置 （2）分離位置</p><p>　　1-離合器蓋 2-鉚釘 3-膜

18、片彈簧 4-支撐環(huán) 5-壓盤</p><p>　　6-摩擦片 7-分離軸承總成 8-離合器踏板 9-輸出軸</p><p>　　圖1.1膜片彈簧離合器的工作原理圖</p><p>　　要分離離合器時，將離合器踏板8踏下，通過操縱機構，使分離軸承總成7前移推動膜片彈簧分離指，使膜片彈簧呈反錐形變形，其大端離開壓盤，壓盤在傳動片的彈力作用下離開摩擦片，使從動盤總成處于分

19、離位置，切斷了發(fā)動機動力的傳遞。</p><p>　　1.3.3膜片彈簧離合器的優(yōu)點</p><p>　　膜片彈簧離合器與其他形式離合器相比，具有一系列優(yōu)點：</p><p>　　1、膜片彈簧離合器具有較理想的非線性彈性特性；</p><p>　　2、膜片彈簧兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，結構簡單、緊湊，軸向尺寸小，零件數目少，質量?。?lt

20、;/p><p>　　3、高速旋轉時，彈簧壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定；</p><p>　　4、膜片彈簧以整個圓周與壓盤接觸，使壓力分布均勻，摩擦片接觸良好，磨損均勻；</p><p>　　5、易于實現良好的通風散熱，使用壽命長；</p><p>　　6、膜片彈簧中心與離合器中心線重合，平衡性好。</p><p><b

21、>　　1.4設計內容</b></p><p><b>　　1、壓盤設計。</b></p><p><b>　　2、離合器蓋設計。</b></p><p>　　3、從動盤總成設計。</p><p><b>　　4、膜片彈簧設計。</b></p>&

22、lt;p>　　1.5 Pro/E軟件的特點</p><p>　　Pro/Engineer是美國PTC公司開發(fā)的一套機械CAD/CAE/CAM集成軟件，其技術領先，在機械、電子、航空、郵電、兵工、仿真等各行各業(yè)都有應用，在CAD/CAE/CAM領域中處于領先地位。它集零件設計、大型組件設計、鈑金設計、造型設計、模具開發(fā)、數控加工、運動分析、有限元分析、數據庫管理等功能于一身，具有參數化設計，特征驅動，單一數據

23、庫等特點，大大加快了產品開發(fā)速度。</p><p>　　本設計使用的Pro/Engineer Wildfire3.0是Pro/Engineer的最新版本，其功能較以前的版本有了很大的提高，而且操作界面也更為好用，可以大大提高技術人員的工作效率。</p><p><b>　　1.6方案選擇</b></p><p>　　本車設計采用單片膜片彈簧離合

24、器。本車采用的摩擦式離合器是因為其結構簡單，可靠性強，維修方便，目前大多數汽車都采用這種形式的離合器。而采用干式離合器是因為濕式離合器大多是多盤式離合器，用于需要傳遞較大轉矩的離合器，而該車型不在此列。采用膜片彈簧離合器是因為膜片彈簧離合器具有很多優(yōu)點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設計成當摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對的，因此其

25、壓力實際上不受離心力的影響，性能穩(wěn)定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，零件數目減少，質量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現良好的散熱通風等。由于膜片彈簧離合器具有上述一系列的優(yōu)點，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷地提高，因而這種離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴展到載貨

26、汽車上。從動盤選擇單片式從動盤是一位其結構簡單，調整方便。壓盤驅動方式采用傳動片式是因為其沒</p><p>　　綜上本次設計選擇單片拉式膜片彈簧離合器。</p><p>　　第2章 基本尺寸參數選擇</p><p>　　2.1離合器基本性能關系式</p><p>　　摩擦片或從動盤的外徑是離合器的重要參數，它對離合器的輪廓尺寸有決定性的影響

27、，并根據離合器能全部傳遞發(fā)動機的最大轉矩來選擇。為了能可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩，離合器的靜摩擦力矩應大于發(fā)動機最大轉矩，而離合器傳遞的摩擦力矩又決定于其摩擦面數Z、摩擦系數f、作用在摩擦面上的總壓緊力PΣ與摩擦片平均摩擦半徑Rm，即</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中：—離合器的后備系數，見下表。</p><p

28、>　　—摩擦系數，計算時一般取0.25～0.30。</p><p>　　該車型發(fā)動機最大轉矩為190N·m，取摩擦系數為3.0可得離合器的靜摩擦力矩為N·m[1]。</p><p>　　2.2后備系數的選擇</p><p>　　離合器的后備系數，選擇時應考慮摩擦片磨損后仍能傳遞及避免起步時滑磨時間過長；同時應考慮防止傳動系過載及操縱輕便等。

29、</p><p><b>　　表2.1后備系數表</b></p><p>　　本設計是基于長城賽弗F1汽車的離合器設計，該車型屬于越野車類型，故選擇本次設計的后背系數β在2.0～3.5之間選擇。因為該車型為城市越野車，不需要太大的后備系數，取=2.0。</p><p>　　2.3摩擦片外徑的確定</p><p>　　摩擦

30、片外徑是離合器的基本尺寸，它關系到離合器的結構重量和使用壽命，它和離合器所需傳遞的轉矩大小有一定關系。顯然，傳遞大的轉矩，就需要大的尺寸。發(fā)動機轉矩是重要的參數，當按發(fā)動機最大轉矩來確定D時，可以查表2.2來確定摩擦片外徑D的尺。</p><p>　　表2.2離合器尺寸選擇參數表</p><p>　　所選的尺寸D應符合有關標準(JB1457-74)的規(guī)定。表2.2給出了離合器摩擦片的尺寸系

31、列和參數。另外，所選的D應符合其最大圓周速度不超過65～70m/s的要求，且重型汽車不應超過50m/s。</p><p>　　表2.3離合器摩擦片尺寸系列和參數</p><p>　　根據發(fā)動機參數該車型發(fā)動機最大轉矩Te max為190N·m及表2.1可查出本車將使用單片式離合器，且離合器摩擦片外徑為250mm。再查表2.3即可得到摩擦片的具體參數，如下：</p>

32、<p>　　摩擦片外徑D=250mm</p><p>　　摩擦片內徑d=155mm</p><p>　　摩擦片厚度h=3.5mm</p><p>　　摩擦片內外徑比d/D=0.620</p><p>　　單面面積F=30200mm2</p><p>　　2.4摩擦片的Pro/E繪圖過程</p>

33、<p>　　首先畫出一個環(huán)形的盤體，先建立一個平面的俯視圖樣如圖2.1所示，再將其拉伸成體如圖2.2所示。然后在盤體上剪切出孔如圖2.3所示并進行陣列如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.1摩擦片Pro/E建立過程1</p><p>　　圖2.2摩擦片Pro/E建立過程2</p><p>　　圖2.3摩擦片Pro/E建立過程3</p>